Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Phương pháp giải bài toán động lực học chất điểm

Vấn đề 9: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được phương pháp giải bài toán biết lực tác dụng lên vật tìm gia tốc. - Nắm được phương pháp giải bài toán biết gia tốc tìm lực tác dụng lên vật. 2. Kĩ năng: - Vận dụng giải được một số bài toán có liên quan. - Thực hiện chính xác các phép toán chiếu vectơ. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Soạn phương pháp giải bài toán. - Giải một số bài tập trong SGK và SBT. 2. Học sinh: Giải các bài toán đã giao về nhà. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Hoạt động 1: Nêu phương pháp giải bài toán động lực học chất điểm (15 phút) 1. Bài toán biết lực tác dụng lên vật tìm gia tốc a. Bước 1: Chọn hệ qui chiếu: - Gốc tọa độ O tại vị trí khảo sát, trục tọa độ Ox theo phương chuyển động của vật, chiều dương của trục Ox là chiều chuyển động. - Mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động. b. Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên vật, vẽ hình. c. Bước 3: Định luật II NiuTon ta có: (1) với = +++ ....+ d. Bước 4: Chiếu phương trình (1) lên trục tọa độ Ox. Chú ý: - Nếu các lực cùng phương chuyển động: hình chiếu của vectơ lực nào cùng chiều dương của trục Ox thì ghi dấu – ở trước và bỏ dấu vectơ, ngược chiều thì ghi dấu - Các lực khác phương chuyển động: thì chiếu tương tự như trên, nhưng hình chiếu của vectơ lực xuống trục Ox nhân thêm cosin của góc tạo bởi vectơ lực và trục Ox. Trong trường chiếu lên trục Ox mà bài toán vẫn chưa tìm được, thì ta chiếu phương trình (1) lên trục Oy ^ Ox tại O. - Từ kết quả của phép chiếu đó tìm các đại lượng cần thiết. - Nếu bài toán hỏi thêm về quãng đường vật đi được, vận tốc, thời gian thì sử dụng một trong các công thức sau: v = v0 + a.t s = v0.t + a.t2 2. Bài toán biết gia tốc tìm lực tác dụng a. Bước 1: Chọn hệ qui chiếu: - Gốc tọa độ O tại vị trí khảo sát, trục tọa độ Ox theo phương chuyển động của vật, chiều dương của trục Ox là chiều chuyển động. - Mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động. b. Bước 2: Sử dụng một trong các công thức sau: v = v0 + a.t s = v0.t + a.t2 ® Để tìm độ lớn gia tốc a. c. Bước 3: Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật: Fhl = ma. d. Bước 4: Xác định các lực tác dụng lên vật và vẽ hình. e. Bước 5:Viết = +++ ....+ (2) f. Bước 6: Chiếu phương trình (1) lên trục tọa độ Ox. Chú ý: - Nếu các lực cùng phương chuyển động: hình chiếu của vectơ lực nào cùng chiều dương của trục Ox thì ghi dấu – ở trước và bỏ dấu vectơ, ngược chiều thì ghi dấu - Nếu các lực khác phương chuyển động: thì chiếu tương tự như trên, nhưng hình chiếu của vectơ lực xuống trục Ox nhân thêm cosin của góc tạo bởi vectơ lực và trục Ox. Trong trường chiếu lên trục Ox mà bài toán vẫn chưa tìm được, thì ta chiếu phương trình (1) lên trục Oy ^ Ox tại O. - Từ kết quả của phép chiếu đó tìm các lực cần thiết. 2. Hoạt động 2: Giải bài toán mẫu (28 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức 1. Bài tập 10.12 SBT-33 - Tóm tắt bài toán và vẽ hình? - Chọn hệ qui chiếu? - Viết công thức định luật II NiuTon cho vật? - Chiếu phương trình (1) lên trục Ox? Từ đó tìm độ lớn gia tốc - Viết công thức tính quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều ? Từ đó tìm quãng được của vật? 2. Bài tập 10.14 SBT – 33 - Tóm tắt bài toán? - Chọn hệ qui chiếu? - Viết công thức tính quãng đường đi được trong chuyển động thẳng biến đổi đều? Từ đó tìm gia tốc của vật? - Tìm độ lớn của hợp lực tác dụng lên vật? - Tóm tắt và vẽ hình: + Bài toán cho: Vật lúc đầu đứng yên: v0 = 0. Hợp lực Fhl = 1N, khối lượng vật m = 2kg, thời gian chuyển động t = 2s. + Bài toán hỏi: Quãng đường s ? - Tự chọn. - Định luật II Niu Ton : (1) - Chiếu phương trình (1) lên trục Ox ta có: Fhl = ma ® a =(m/s2) - Quãng đường vật đi được: s = v0.t + a.t2 = 0.2 +.0,5.2 = 1m. - Tóm tắt và vẽ hình: + Bài toán cho: Vật lúc đầu đứng yên: v0 = 0. Hợp lực Fhl = 1N, khối lượng vật m = 2kg, thời gian chuyển động t = 0,5s, quãng đường s = 0,8m. + Bài toán hỏi: Gia tốc và hợp lực tác dụng lên vật? - Tự chọn. - Ta có: s = v0.t + a.t2 = a.t2 ( vì v0 = 0) ® = 6,4m/s2 - Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật: Fhl = ma = 2.6,4 = 12,8 (N) 1. Bài tập 10.12 SBT-33 O x + - Chọn gốc tọa độ O tại vị trí khảo sát, trục tọa độ Ox theo phương chuyển động của vật, chiều dương của trục Ox là chiều chuyển động. Mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động. - Hợp lực tác dụng lên vật như hình vẽ - Định luật II Niu Ton : (1) - Chiếu phương trình (1) lên trục Ox ta có: Fhl = ma ® Gia tốc vật thu được : a = (m/s2) - Quãng đường vật đi được: s = v0.t + a.t2 = 0.2 +.0,5.2 = 1m. 2. Bài tập 10.14 SBT – 33 O x + - Chọn gốc tọa độ O tại vị trí khảo sát, trục tọa độ Ox theo phương chuyển động của vật, chiều dương của trục Ox là chiều chuyển động. Mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động. - Ta có: s = v0.t + a.t2 = a.t2 ( vì v0 = 0) ® Gia tốc vật thu được : a = (m/s2) - Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật: Fhl = ma = 2.6,4 = 12,8 (N) 3. Hoạt động 3: Dặn dò (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Về nhà ôn tập định luật III Niu Ton. 2. Làm các bài tập: 12 SGK-65, 10.13, 10.15, 10.16. - Ghi nhận vào vở soạn. - Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: